Langganan Media Sosial Kami Untuk Postingan Segera
Intine, pompa laser yaiku proses menehi energi marang medium kanggo nggayuh kahanan ing ngendi bisa ngetokake cahya laser. Iki biasane ditindakake kanthi nyuntikake cahya utawa arus listrik menyang medium, ngrangsang atom-atom kasebut lan nyebabake emisi cahya koheren. Proses dhasar iki wis berkembang kanthi signifikan wiwit munculé laser pisanan ing pertengahan abad kaping-20.
Sanajan asring dimodelake nganggo persamaan laju, pompa laser dhasaré minangka proses mekanika kuantum. Iki nglibatake interaksi rumit antarane foton lan struktur atom utawa molekuler saka medium gain. Model canggih nimbang fenomena kaya osilasi Rabi, sing menehi pangerten sing luwih rinci babagan interaksi kasebut.
Pompa laser iku proses ing ngendi energi, biasane awujud cahya utawa arus listrik, dipasok menyang medium gain laser kanggo ngangkat atom utawa molekul menyang kahanan energi sing luwih dhuwur. Transfer energi iki penting banget kanggo entuk inversi populasi, kahanan ing ngendi luwih akeh partikel sing dieksitasi tinimbang ing kahanan energi sing luwih murah, sing ngidini medium kanggo nggedhekake cahya liwat emisi sing distimulasi. Proses iki nglibatake interaksi kuantum sing rumit, asring dimodelake liwat persamaan laju utawa kerangka mekanika kuantum sing luwih maju. Aspek kunci kalebu pilihan sumber pompa (kaya dioda laser utawa lampu discharge), geometri pompa (pompa sisih utawa ujung), lan optimalisasi karakteristik cahya pompa (spektrum, intensitas, kualitas sinar, polarisasi) kanggo cocog karo syarat khusus saka medium gain. Pompa laser minangka dhasar ing macem-macem jinis laser, kalebu laser solid-state, semikonduktor, lan gas, lan penting kanggo operasi laser sing efisien lan efektif.
Maneka Warna Laser sing Dipompa Optik
1. Laser Solid-State nganggo Isolator sing Didoping
· Ringkesan:Laser iki migunakaké medium inang sing ngisolasi listrik lan gumantung marang pompa optik kanggo ngenergi ion aktif laser. Conto umum yaiku neodymium ing laser YAG.
·Riset Anyar:Panliten dening A. Antipov et al. ngrembug babagan laser near-IR solid-state kanggo pompa optik spin-exchange. Riset iki nyoroti kemajuan ing teknologi laser solid-state, utamane ing spektrum near-infrared, sing penting banget kanggo aplikasi kaya pencitraan medis lan telekomunikasi.
Wacan Luwih Lanjut:Laser Near-IR Solid-State kanggo Pompa Optik Spin-Exchange
2. Laser Semikonduktor
·Informasi Umum: Biasane dipompa kanthi listrik, laser semikonduktor uga bisa entuk manfaat saka pompa optik, utamane ing aplikasi sing mbutuhake padhange dhuwur, kayata Laser Pemancar Permukaan Rongga Eksternal Vertikal (VECSEL).
·Perkembangan Anyar: Karya U. Keller babagan sisir frekuensi optik saka laser solid-state lan semikonduktor ultrafast menehi wawasan babagan generasi sisir frekuensi stabil saka laser solid-state lan semikonduktor sing dipompa dioda. Kemajuan iki penting kanggo aplikasi ing metrologi frekuensi optik.
Wacan Luwih Lanjut:Sisir frekuensi optik saka laser solid-state lan semikonduktor ultrafast
3. Laser Gas
·Pompa Optik ing Laser Gas: Jinis laser gas tartamtu, kaya laser uap alkali, nggunakake pompa optik. Laser iki asring digunakake ing aplikasi sing mbutuhake sumber cahya koheren kanthi sifat tartamtu.
Sumber kanggo Pompa Optik
Lampu PembuanganUmume ing laser sing dipompa lampu, lampu debit digunakake amarga dayane sing dhuwur lan spektrum sing amba. YA Mandryko et al. ngembangake model daya generasi debit busur impuls ing lampu xenon pompa optik media aktif saka laser solid-state. Model iki mbantu ngoptimalake kinerja lampu pompa impuls, sing penting kanggo operasi laser sing efisien.
Dioda Laser:Digunakake ing laser sing dipompa dioda, dioda laser nawakake kaluwihan kaya efisiensi dhuwur, ukuran sing ringkes, lan kemampuan kanggo disetel kanthi apik.
Wacan luwih lanjut:apa kuwi dioda laser?
Lampu kilatLampu kilat minangka sumber cahya spektrum sing amba lan kuat sing umum digunakake kanggo mompa laser solid-state, kayata laser ruby utawa Nd:YAG. Lampu kilat nyedhiyakake semburan cahya intensitas dhuwur sing ngrangsang medium laser.
Lampu BusurPadha karo lampu kilat nanging dirancang kanggo operasi terus-terusan, lampu busur nawakake sumber cahya sing kuat lan ajeg. Lampu iki digunakake ing aplikasi sing mbutuhake operasi laser gelombang terus-terusan (CW).
LED (Dioda Pemancar Cahaya)Sanajan ora umum kaya dioda laser, LED bisa digunakake kanggo pompa optik ing aplikasi daya rendah tartamtu. LED iki nduweni kaluwihan amarga umure sing dawa, biaya sing murah, lan kasedhiyan ing macem-macem dawa gelombang.
Cahya srengengeIng sawetara persiyapan eksperimen, sinar srengenge sing terkonsentrasi wis digunakake minangka sumber pompa kanggo laser sing dipompa surya. Cara iki nggunakake energi surya, dadi sumber sing bisa dianyari lan efektif biaya, sanajan kurang bisa dikontrol lan kurang kuat dibandhingake karo sumber cahya buatan.
Dioda Laser Gandheng SeratIki minangka dioda laser sing dipasangake karo serat optik, sing ngirim cahya pompa kanthi luwih efisien menyang medium laser. Cara iki migunani banget ing laser serat lan ing kahanan sing pangiriman cahya pompa sing tepat penting banget.
Laser LiyaneKadhangkala, siji laser digunakake kanggo mompa liyane. Contone, laser Nd: YAG sing digandakake frekuensi bisa digunakake kanggo mompa laser pewarna. Cara iki asring digunakake nalika dawa gelombang tartamtu dibutuhake kanggo proses mompa sing ora gampang ditindakake nganggo sumber cahya konvensional.
Laser solid-state sing dipompa dioda
Sumber Energi AwalProses iki diwiwiti nganggo laser dioda, sing dadi sumber pompa. Laser dioda dipilih amarga efisiensi, ukurane sing ringkes, lan kemampuane kanggo ngetokake cahya ing dawa gelombang tartamtu.
Lampu Pompa:Laser dioda ngetokake cahya sing diserep dening medium gain solid-state. Dawane gelombang laser dioda dirancang supaya cocog karo karakteristik panyerepan medium gain.
Solid-StateGain Sedheng
Bahan:Media gain ing laser DPSS biasane awujud materi solid-state kaya Nd:YAG (Neodymium-doped Yttrium Aluminium Garnet), Nd:YVO4 (Neodymium-doped Yttrium Orthovanadate), utawa Yb:YAG (Ytterbium-doped Yttrium Aluminium Garnet).
Doping:Bahan-bahan iki didoping karo ion logam langka (kayata Nd utawa Yb), yaiku ion laser aktif.
Penyerapan lan Eksitasi Energi:Nalika cahya pompa saka laser dioda mlebu ing medium gain, ion tanah jarang nyerep energi iki lan tereksitasi menyang kahanan energi sing luwih dhuwur.
Inversi Populasi
Nggayuh Inversi Populasi:Kunci aksi laser yaiku nggayuh inversi populasi ing medium gain. Iki tegese luwih akeh ion sing ana ing kahanan tereksitasi tinimbang ing kahanan dasar.
Emisi sing Dirangsang:Sawise inversi populasi wis digayuh, introduksi foton sing cocog karo bedane energi antarane kahanan tereksitasi lan kahanan dasar bisa ngrangsang ion sing tereksitasi supaya bali menyang kahanan dasar, lan ngetokake foton ing proses kasebut.
Resonator Optik
Pangilon: Medium gain diselehake ing njero resonator optik, biasane dibentuk dening rong pangilon ing saben pucuk medium.
Umpan Balik lan Amplifikasi: Salah siji pangilon iku mantul banget, lan liyane sebagian mantul. Foton mantul bolak-balik ing antarane pangilon iki, ngrangsang luwih akeh emisi lan nggedhekake cahya.
Emisi Laser
Cahya Koheren: Foton sing dipancarake iku koheren, tegese padha sefase lan duwe dawa gelombang sing padha.
Output: Pangilon sing sebagian mantul ngidini sawetara cahya iki nembus, mbentuk sinar laser sing metu saka laser DPSS.
Geometri Pompa: Pompa Sisih vs. Pungkas
| Metode Pompa | Katrangan | Aplikasi | Kauntungan | Tantangan |
|---|---|---|---|---|
| Pompa Sisih | Cahya pompa sing dilebokake tegak lurus karo medium laser | Laser batang utawa serat | Distribusi lampu pompa sing seragam, cocok kanggo aplikasi daya dhuwur | Distribusi gain sing ora seragam, kualitas sinar sing luwih murah |
| Pumping Akhir | Cahya pompa sing diarahake ing sumbu sing padha karo sinar laser | Laser solid-state kaya Nd:YAG | Distribusi gain sing seragam, kualitas sinar sing luwih dhuwur | Penjajaran sing rumit, disipasi panas sing kurang efisien ing laser daya dhuwur |
Syarat kanggo Lampu Pompa sing Efektif
| Syarat | Pentingé | Dampak/Keseimbangan | Cathetan Tambahan |
|---|---|---|---|
| Kesesuaian Spektrum | Dawane gelombang kudu cocog karo spektrum panyerepan medium laser | Njamin panyerepan sing efisien lan inversi populasi sing efektif | - |
| Intensitas | Kudu cukup dhuwur kanggo tingkat eksitasi sing dikarepake | Intensitas sing dhuwur banget bisa nyebabake kerusakan termal; sing kurang banget ora bakal ngasilake inversi populasi. | - |
| Kualitas Balok | Utamane penting banget ing laser sing dipompa pungkasan | Njamin kopling sing efisien lan nyumbang kanggo kualitas sinar laser sing dipancarake | Kualitas sinar sing dhuwur iku penting banget kanggo tumpang tindih cahya pompa lan volume mode laser sing tepat. |
| Polarisasi | Dibutuhake kanggo media kanthi sifat anisotropik | Ningkatake efisiensi panyerepan lan bisa mengaruhi polarisasi cahya laser sing dipancarake | Kahanan polarisasi tartamtu bisa uga dibutuhake |
| Intensitas Swara | Tingkat kebisingan sing sithik iku penting banget | Fluktuasi intensitas cahya pompa bisa mengaruhi kualitas lan stabilitas output laser | Penting kanggo aplikasi sing mbutuhake stabilitas lan presisi sing dhuwur |
Wektu kiriman: 01-Desember-2023